中国是钢铁大国,庞大的生产量与应用量促进新型钢铁材料出现。近日,由上海大学材料学院董瀚教授领衔的高性能钢铁材料团队、河北龙凤山铸业有限公司、七丰精工科技股份有限公司、舟山市7412工厂、江苏冶金技术研究院、上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院、上大新材料(泰州)研究院等七家单位经过一年多的联合攻关,研制出世界首款19.8级超高强度紧固件,成为世界最高强度等级的紧固件。
16.8和19.8级紧固件实物(规格为MJ8×1×50)
紧固件素来享有“工业之米”的美誉,是应用量最大的基础零部件。在当前“碳达峰”和“碳中和”政策下,汽车、高铁、航空、航天、国防等国家重大装备制造用紧固件对长寿命超高强度紧固件有紧迫需求。超高强度紧固件可以在相同夹紧力下,通过减少自身尺寸来降低重量和增加安装空间,因此可以对被连接部件进行功能和体积优化,从而使装备达到整体减重和性能优化的目的。
该项目通过“材料生产—紧固件制造—服役评价”全产业链协作,基于钢铁材料高性能化理论,利用龙凤山铸业生产的高纯铁原料成功研发出超高强度紧固件用B17.8及B19.8钢,形成了16.8级和19.8级紧固件制造技术。通过材料和热处理工艺优化,16.8级和19.8级螺栓室温抗拉强度分别满足1600-1770MPa和1900~2070MPa。
近年来,为了促进紧固件及材料的高端化发展,上海大学材料学院高性能钢铁材料团队依托“长三角”产业集群与产业链完全的优势,2017年成立了“上海大学-海盐紧固件产业创新平台”;2020年相继成立了“上海大学-舟山市7412工厂高端紧固件研究院”和“上海大学-七丰精工高强度高端紧固件技术研究院”;2021年成立了“上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院”,立足“长三角”,围绕国家“四个面向”要求开展相关工作,为推动行业发展献智献力。
上海大学高性能钢铁材料团队致力于钢的技术基础研究和高品质特殊钢技术研发。团队负责人董瀚教授,先后参与和主持了一到三期国家重点基础研究发展计划973项目。1999年一期“973”计划提出的“变形诱导相变理论与技术”(DIT)突破了原有晶粒细化极限,实现了碳结钢和微合金钢的强度翻番;三期“973”提出的“M3组织调控理论与控制技术”,解决了钢的高强度化导致其塑韧性降低的基础科学问题。在此基础上,形成了多形合金化PMA理论,提出了环保与低成本方法解决量大面广的普碳钢耐蚀问题,形成了中国特色的新型耐蚀钢技术。
此外,团队研制出的新型材料还多次被应用于国防军事中,如上海大学高性能钢铁材料团队发明的系列新型枪管材料,具有优异的热强性和低温韧性,目前应用在CS/LR17型新一代枪族枪管上;团队研制的A400-A800系列装甲钢,其中A400-600已经完成工业化交付供货,A800钢的抗拉强度达到2469MPa是国内最高强度的工业试制防弹装甲钢板等。
上海大学高性能钢铁材料团队引领了钢铁材料高性能化研究方向,使我国钢铁材料基础研究从跟跑变成领跑,促进了特殊钢产业的技术进步和品种结构调整。研究成果获得了显著社会的经济效益。如今,团队仍坚守在科研前线,紧跟国家发展脚步,为科技兴国不懈奋斗。
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